[发明专利]一种光纤传感监测钢筋锈蚀方法

权利要求书

1.一种光纤传感监测钢筋锈蚀方法，其特征在于工艺过程包括制备光纤传感监测装置和监测钢筋锈蚀状况两个步骤：

(1)、制备光纤传感监测装置包括制备套筒、制备传感器、制备阶段元和制备监测装置四个步骤：

①、制备套筒：采用常规的冲压工艺、压力机和模具制备圆柱形结构的套筒，套筒的主体结构包括外圆周、内圆台、筒底、圆周孔和筒底孔，套筒的外围为外圆周，套筒的内部中心处为内圆台，外圆周的高度大于内圆台的高度，外圆周的厚度小于内圆台的厚度，外圆周与内圆台之间的圆环为筒底，外圆周上开设有圆形结构的圆周孔，筒底上开设有圆形结构的筒底孔，圆周孔与筒底孔之间的水平夹角为180°，圆周孔的直径与筒底孔的直径相同；

②、制备传感器：首先选取内空式结构的大钢管和小钢管，大钢管和小钢管均为薄壁钢管，对大钢管和小钢管的外壁分别进行打磨，确保大钢管和小钢管的外壁没有任何锈蚀，并用脱脂棉球蘸无水酒精将大钢管和小钢管的外壁打磨处擦洗干净,防止打磨的碎屑污染大钢管和小钢管的外壁，再在大钢管的外壁上粘贴应变测量光栅，在小钢管的外壁上粘贴温度补偿光栅，应变测量光栅和温度补偿光栅分别与传输电缆连接，然后将小钢管套入大钢管中卡接在2个套筒之间，应变测量光栅的传输电缆穿过圆周孔伸出其中1个套筒，温度补偿光栅的传输电缆穿过筒底孔伸出另外1个套筒，最后用环氧树脂胶将2个圆周孔和2个筒底孔密封，完成传感器的制备，大钢管的外壁直径比外圆周的内壁直径小1mm，小钢管的内壁直径比内圆台的外壁直径大1mm，外圆周的内壁和内圆台的外壁均涂覆有胶水，以使大钢管的外壁紧贴外圆周的内壁，小钢管的内壁紧贴内圆台的外壁，达到固定和密封的效果；

③、制备阶段元：将步骤②制作的传感器套设在圆形结构的钢模板中，钢模板的直径大于套筒的直径，在套筒与钢模板之间的空隙中浇筑砂浆后在标准养护室中养护28天，拆除钢模板，砂浆形成防护层，完成阶段元的制备；同时制备5根结构和尺寸均相同的阶段元；

④、制备监测装置：首先制作2根矩形结构的连接件，在连接件的右侧面等间距开设5个连接孔，在连接件的左侧面开设U形槽，连接件的一端设置有电缆管，连通孔和电缆管分别与U形槽连通，连接件的另一端设置有开设螺栓孔的连接台，再在管状结构的固定棒上开设2个通孔，然后将5根阶段元按照相同的方向卡接入连接孔中，阶段元伸入连接孔的水平距离为3-5mm，传输电缆在U形槽中集合并穿过电缆管，用环氧树脂胶密封U形槽，使用螺栓通过螺栓孔和通孔将连接件与固定棒连接，完成监测装置的制备，得到光纤传感监测装置，连接孔的直径比防护层的外壁直径大1mm，以使阶段元与连接件紧密接触并固定连接；

(2)、监测钢筋锈蚀状况：首先将步骤(1)制备的光纤传感监测装置的固定棒与待测钢筋绑扎连接，将传输电缆与外部信号解调单元，然后浇筑混凝土；根据混凝土结构的厚度选取连接件与阶段元构成的框架的倾斜度，其倾斜度能够通过螺栓的长度调节；监测过程中，当大钢管与应变测量光栅之间或小钢管与温度补偿光栅之间产生挤压应力时,应变测量光栅或温度补偿光栅的波长在挤压应力的作用下产生漂移，传输电缆将波长的漂移数据传输至外部信号解调单元，外部信号解调单元根据波长的漂移数据判断锈蚀界面与被测钢筋的距离和不同垂直高度的阶段元的锈蚀状况，光纤传感监测装置中垂直高度最低的阶段元与待测钢筋处于同一水平位置，保护层厚度相同，此阶段元的锈蚀状况代表待测钢筋的锈蚀状况，工作人员根据待测钢筋的锈蚀状况作出对应的补救措施。

2.根据权利要求1所述的光纤传感监测钢筋锈蚀方法，其特征在于所述套筒的材质为塑料；大钢管和小钢管的长度相同，均为100-200mm，大钢管的直径大于小钢管的直径，大钢管和小钢管均为薄壁钢管，薄壁钢管厚度较薄，对锈蚀敏感，在混凝土结构中发生锈蚀时,薄壁钢管体积膨胀，薄壁钢管与其接触的应变测量光栅或温度补偿光栅之间产生挤压应力；应变测量光栅用于测量由于应力变化和环境温度变化引起的应变，温度补偿光栅用于测量由于环境温度引起的应变，应变测量光栅的波长漂移量减去温度补偿光栅的波长漂移量就是待测钢筋由于应力变化引发的波长漂移量，根据待测钢筋的波长漂移量能够分析和判断待测钢筋的锈蚀状况；应变测量光栅的波长λ_B与应变测量光栅的有效折射率n_eff和光纤周期Λ正相关：λ_B＝2n_eff×Λ；温度补偿光栅的波长Δλ_B与应变灵敏度系数a_ε、应变ε、温度灵敏度系数a_T和温度变化量ΔT正相关：Δλ_B＝a_ε×ε+a_T×ΔT；连接件的材质为AISI316型不锈钢；U形槽封闭后能够防止其中的传输电缆在浇筑混凝土时受到损坏；固定棒的材质为不锈钢。